Sicher und schnell unterwegs

Mobile Maschinen benötigen hochpräzise Sensoren, um zuverlässig arbeiten zu können. Die Drehgeber der Serie HTx36E von Megatron erfassen Winkelinformationen mit höchster Genauigkeit. Über die integrierte CAN-Bus-Schnittstelle übertragen die Encoder zudem wichtige Statusinformationen und ermöglichen so ein umfassendes Condition Monitoring. 

Die Absolutwertgeber der Serie HTx36E basieren auf der berührungslosen True-Power-On- Technologie und verfügen über die Schnittstellen CANopen, CAN SAE J1939 und SSI. Über diese digitalen Interfaces werden die erfassten Positionswerte mit einer Auflösung von bis zu 16 Bit (Singleturn) und bis zu 43 Bit (Multiturn) an die übergeordnete Steuerung gesendet. Die Kompatibilität zur Anwendung ist über das Drehgeberprofil CiA406 sichergestellt und der elektrische Anschluss erfüllt die Anforderungen des Kommunikationsprofils CiA303. 

Zuverlässige, platzsparende Übertragung 

Sensoren mit CAN-Protokollen wie CANopen oder CAN SAE J1939 unterscheiden sich deutlich von Encodern mit einfachen analogen Ausgängen. Bei ersteren wird das Messsignal im Gehäuse des Sensors selbst – vor der Übertragung an den Empfänger – intelligent verarbeitet: Auf der integrierten Elektronik wird das Rohsignal des Sensors nicht nur gespeichert, sondern erfährt auch eine Prüfung oder optional eine Filterung oder Mittelung, bevor es über den CAN-Bus versendet wird. 

Die digitale CAN-Schnittstelle des HTx36E-Drehgebers sorgt für die zuverlässige digitale Übertragung und Übergabe der Messwerte an die Applikation. Das Interface garantiert zudem eine reibungslose Integration und Überwachung des Drehgebers. HTx36E-Drehgeber werden wie alle CAN-Teilnehmer im Netzwerk über eine Linientopologie und nicht sternförmig verbunden. Das spart Verlegeaufwand sowie Gewicht, Energie und Geld. Sobald sie mit dem Netzwerk verbunden sind, gliedern sich die Drehgeber auf Basis des CSMA/CR-Verfahrens (Carrier Sense Multiple Access/Collision Resolution) durch Bit-Arbitrierung ein. Die Informationsströme der Sensorik werden durch den CAN-Identifier gesteuert. Anhand dieses Identifiers erfolgt eine Priorisierung der Informationen im Netzwerk. 

Sehr hohe System- und Wiederholgenauigkeit 

Die CANopen-Drehgeber sind auch als Multiturn-Variante mit energieautarkem Zähler für die Umdrehungszählung verfügbar (Energy Harvesting, ohne Batterie oder Getriebe). Durch ihre patentierte Technologie erreichen die Encoder eine bemerkenswerte System- und Wiederholgenauigkeit (besser als ±0,09°) und können bis zu 243 (8,8 Billionen) Umdrehungen zählen (Multiturn-Auflösung bis 43 Bit). Der 32-Bit-Mikroprozessor übernimmt dabei die Verarbeitung und Ausgabe der Messwerte. Ein weiterer Vorteil der HTx36E-Drehgeber ist die freie Wahl der Single- und Multiturn-Auflösungen sowie die automatische Detektion der Baudrate. Darüber hinaus kann der Anwender die Auflösung, den Nullpunkt und den Drehsinn (CW/CCW) selbst festlegen und parametrieren. 

Zudem verfügen die robusten Drehgeber über eine doppelt kugelgelagerte Edelstahlwelle, ein langlebiges Lager, eine hohe IP-Schutzart sowie Schock- und Vibrationsfestigkeit. Neben der Mechanik ist auch die Elektronik der Encoder optimal vor äußeren Einflüssen geschützt, denn eine Speziallegierung schirmt sie gegen magnetische Felder ab. Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sich die Encoder sehr gut für den Einsatz in rauen Umgebungen. 

Deutlich erweiterter Arbeitsbereich 

Das CAN-Interface hat sich in der Mobilhydraulik quasi als Standard etabliert. So können die Grenzen moderner Ausleger von Kränen und Arbeitsbühnen dank der HTx36E-Drehgeber dynamisch ausgelotet werden, ohne die Sicherheit von Mensch und Maschine zu gefährden. Während der Arbeitsbereich früher statisch, kreisförmig und streng reglementiert war, ermöglicht die Fahrzeugelektronik heute die Berechnung ellipsoider oder birnenförmiger Rotationsradien für den Ausleger. Auf diese Weise können die Maschinen selbst in engen Straßen oder um Hindernisse herum manövrieren. 

Eine optimale Sicherheit wird gewährleistet, wenn HTx36E-Multiturn-Drehgeber im Drehbereich des Auslegers und im Achsgelenk des Arms paarweise eingesetzt werden. Zu beachten ist jedoch, dass der Gehäusedeckel und die M12-Steckverbindung des Drehgebers direkt der Witterung ausgesetzt sind. Um zu verhindern, dass Feuchtigkeit in das Innere des Drehgebers gelangt, wird ein geeigneter Gegen-Steckverbinder mit IP67 sowie ein umlaufender O-Ring zwischen Gehäusedeckel und Flansch verwendet. 

Einsatz in fahrerlosen mobilen Maschinen 

In AGVs (Automated Guided Vehicles) sind ebenfalls die Encoder der Serie HTx36E verbaut. Die fahrerlosen Fahrzeuge werden in der Intralogistik zum Transport von Gütern genutzt, aber auch als autonome mobile Maschinen zur Reinigung und Behandlung von Sportböden. Dabei sind Beschaffenheit und Hafteigenschaften von Böden für sportliche Aktivitäten eine Wissenschaft für sich und auch die DIN-Norm macht hier klare Vorgaben. So verlangen beispielsweise Handballspiele völlig andere Bodeneigenschaften als Tanzveranstaltungen. Deshalb werden Spezialfahrzeuge eingesetzt, die den Boden für den jeweiligen Zweck präparieren. Früher musste noch ein Fahrer das Fahrzeug steuern, heute erledigt das ein AGV. Der Bediener definiert lediglich ein entsprechendes Reinigungs- und Pflegeprogramm, und das AGV beginnt mit der Arbeit. 

Zur Steuerung des AGVs wird jedes der vier Räder autark von einem Elektromotor angetrieben. In der Lenkmechanik des AGVs sitzt ein HTx36E Drehgeber zur Lenkwinkelmessung der Räder. Die Information über den Lenkwinkel wird an die Steuereinheit des AGVs übermittelt und ermöglicht es dem Fahrzeug, im Zentimeterbereich präzise zu steuern. Die Drehgeber befinden sich je nach Einbausituation in exponierter Lage, sind dank ihres robusten Designs mit hoher Schutzart aber in vielen Anwendungen ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen zuverlässig einsetzbar. 

Encoder warnen im Fehlerfall 

HTx36E-Drehgeber sind für den langjährigen Dauerbetrieb ausgelegt und übertreffen damit die meisten anderen Sensoren. Neben der Winkel- und Drehzahlmessung eignen sich die Encoder übrigens auch für die Überwachung der Applikation: Sie warnen zum Beispiel beim Überschreiten der Betätigungsgeschwindigkeit der Welle, beim Verlassen des Temperaturbereichs sowie im Falle eines Hardwaredefekts (EEPROM) oder eines CAN-Overruns. Mittels Emergency-(EMCY-)Nachrichten und Node-Guarding können auf Wunsch zyklisch Informationen an das Steuergerät übertragen werden. Alternativ kann über das Heartbeat-Protokoll eine zyklische Meldung des Geräts zur Bestätigung der korrekten Funktion (Alive-Status) erfolgen. Sollte es zu einem Ausfall kommen, der nicht über den BUS identifiziert werden kann, gibt die in den Drehgeber integrierte Status-LED Auskunft über mögliche Ursachen der Nichtfunktion. 

Da die HTx36E-Encoder von Megatron neben dem Winkel auch eine Reihe wichtiger Statusinformationen erfassen, sind sie prädestiniert für den Einsatz im Bereich der vorausschauenden Wartung (Predictive Maintenance). Mithilfe der Drehgeber bekommen die Anwender mobiler Maschinen z. B. frühzeitig Hinweise auf einen bevorstehenden Ausfall der Maschine und können so eingreifen, bevor ein Schaden entsteht. Die Statusinformationen ermöglichen zudem einen effizienteren Betrieb der Maschinen und helfen, Arbeitszeit einzusparen. 

CAN-Bus als zukunftssichere Schnittstelle 

Die Verbreitung von CAN-Bus-Schnittstellen nimmt seit Jahren stark zu – nicht nur in klassischen Nutzfahrzeugen, sondern auch in mobilen Arbeitsmaschinen, Landtechnik, Intralogistik und autonomen Fahrzeugen. „Das Interesse an Drehgebern mit CAN ist groß. Wir sehen eine stetig steigende Nachfrage aus den unterschiedlichsten Industrien“, erklärt Dr. Christoph Haude, Leiter des Produktmanagements bei Megatron. 

Megatron reagiert auf diese Marktentwicklung und stattet immer mehr Sensorfamilien mit CAN-Bus aus. So profitieren Anwender von einer einheitlichen Kommunikationsbasis, die ihre Maschinen fit für die digitale Vernetzung und die Anforderungen moderner Industrie- und Mobilhydraulikanwendungen macht. 

Bilder: Megatron Elektronik GmbH & Co. KG; Sergey Ryzhov_213196757_AdobeStock; Vanitjan_406553187_AdobeStock; JHVEPhoto_361112046_AdobeStock